论文部分内容阅读
偃麦草属(Elytrigia)植物是禾本科小麦族多年生根茎疏丛型草本植物,具有较强的抗旱性、耐盐性和抗病性,已成为小麦远缘杂交重要的亲本材料和我国北方地区理想的生态环境建设草种和重要的牧草资源。本试验以长穗偃麦草、中间偃麦草和偃麦草种子为研究对象,通过体视显微镜和石蜡切片技术研究三种偃麦草属植物种子形态及解剖结构特征及差异;通过室内光照培养箱人工模拟逆境试验,分别开展不同NaCl浓度、不同PEG-6000溶液浓度、不同浓度激素GA3和不同浓度盐碱复合处理条件下三种偃麦草属植物种子萌发特性及生理生化变化规律的研究,旨在为清晰揭示三种偃麦草属植物种子形态结构特征及种子萌发特性的异同,为其抗旱耐盐遗传改良及在干旱半干旱地区贫瘠化和盐碱化土地上的生产应用提供科学理论依据。主要结果如下:(1)三种偃麦草属植物种子均呈舟形,顶端均具毛,颜色略有不同,以黄色、土黄色及深褐色为主,但种子长、宽和厚度间差异显著(P<0.05),种子长呈长穗偃麦草>中间偃麦草>偃麦草的规律,种子宽和厚度均呈中间偃麦草>长穗偃麦草>偃麦草的规律,种子千粒重呈长穗偃麦草(0.58 g)>中间偃麦草(0.45 g)>偃麦草(0.32 g)的规律。从种子解剖结构看,三种偃麦草属植物种子胚为侧生型,均位于种子基部,胚乳占绝大部分比例,但种皮厚度、种胚长度、胚根长、胚芽长和盾片大小间均存在显著差异(P<0.05),其中中间偃麦草种子的种皮厚度最大(11.55μm),长穗偃麦草种子的最小(9.23μm)。(2)不同NaCl浓度(0、50、100、150和200 mmol/L)处理下,长穗偃麦草、中间偃麦草和偃麦草种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均呈先升后降的变化趋势,表明低浓度NaCl处理可促进种子萌发,而高浓度处理则抑制种子萌发。三种偃麦草属植物种子丙二醛(MDA)含量随NaCl处理浓度的增加呈上升趋势,而过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)含量随NaCl处理浓度的增加呈先升后降的单峰曲线,在150 mmol/L时达到最大值。采用隶属函数法对三种偃麦草属植物种子耐盐能力的综合评价结果显示,耐盐能力由强到弱的顺序为长穗偃麦草>中间偃麦草>偃麦草。(3)不同PEG-6000溶液浓度(0%、5%、10%、15%和20%)处理下,随PEG浓度的增加,三种偃麦草属植物种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚根长和胚芽长均呈下降趋势。偃麦草ER065种子发芽率在20%PEG-6000溶液处理下最低,仅为20%。三种偃麦草属植物种子MDA含量随干旱处理浓度的增加呈逐渐增加趋势,POD、SOD和CAT活性呈先升后降的趋势。三种偃麦草属植物种子的抗旱能力由强到弱的排序为中间偃麦草>长穗偃麦草>偃麦草。(4)不同浓度赤霉素GA3溶液(0、500、1000、1500和2000 mg/L)处理下,三种偃麦草属植物种子的发芽率和发芽势随着处理浓度(0-1500 mg/L)的增加均显著提高,当GA3浓度为1500 mg/L时达到最大值,是最适合打破种子休眠而萌发的GA3浓度。经GA3浸种处理后,三种偃麦草属植物种子活力和POD活性均明显提高,而MDA含量降低,并提高了种子内源生长促进物质(IAA、GA3)活性而降低生长抑制物质(ABA)活性以刺激种子萌发和生长,对种子胚根长和胚芽长均有促进作用,这充分说明通过增加适量的外源激素可调控种子内源激素的含量继而调控种子的萌发。(5)不同浓度盐碱混合溶液(0、50、100、150和200 mmol/L)处理对三种偃麦草属植物种子萌发特性的影响不同。三种偃麦草属植物的10份种质材料种子发芽率和发芽势随复合盐碱溶液浓度的增加呈逐渐下降趋势,并显著低于对照(0 mmol/L);种子POD活性在150 mmol/L时达到峰值,其中长穗偃麦草EE030的POD活性为对照的3.13倍,在200 mmol/L的复合盐碱溶液浓度下MDA含量为对照的1.82倍。综合分析来看,复合盐碱处理下三种偃麦草属植物种子耐盐碱性由强到弱的顺序为长穗偃麦草>中间偃麦草>偃麦草。综上所述,三种偃麦草属植物种子形态及结构解剖特征可作为偃麦草属植物分类的一个参考依据。长穗偃麦草和中间偃麦草种子具有更好的萌发能力,对干旱、盐分和盐碱复合胁迫的耐受能力明显强于偃麦草,为偃麦草属植物抗旱耐盐遗传改良提供科学理论依据。